2019-2020年高考生物一輪復(fù)習(xí) 第七單元 生物的進(jìn)化 育種和進(jìn)化 第24講從雜交育種到基因工程學(xué)案.doc

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2019-2020年高考生物一輪復(fù)習(xí) 第七單元 生物的進(jìn)化 育種和進(jìn)化 第24講從雜交育種到基因工程學(xué)案 [考綱要求]　1.生物變異在育種上的應(yīng)用(Ⅱ)。2.基因工程及其應(yīng)用：（1)基因工程的原 理(Ⅱ)；（2）基因工程的應(yīng)用(Ⅰ);(3)轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因食物的安全性(Ⅰ)。 一、雜交育種與誘變育種 1． 雜交育種 (1)含義：將兩個(gè)或多個(gè)品種的優(yōu)良性狀通過交配集中在一起，再經(jīng)過選擇和培育，獲得新品種的方法。 (2)育種原理：基因重組。 (3)方法：雜交→自交→選種→自交。 2． 誘變育種 (1)含義：利用物理因素或化學(xué)因素來處理生物，使生物發(fā)生基因突變。 (2)育種原理：基因突變。 [判一判] 1． 太空育種能按人的意愿定向產(chǎn)生優(yōu)良性狀 (　　) 2． 雜交育種的范圍只能在有性生殖的植物中 (　　) 3． 誘變育種的優(yōu)點(diǎn)之一是需大量處理實(shí)驗(yàn)材料 (　　) 提示　此特點(diǎn)為缺點(diǎn)，不是優(yōu)點(diǎn)。 4． 誘變育種時(shí)突變的個(gè)體中有害個(gè)體多于有利個(gè)體 (　√　) 5． 雜交育種和誘變育種都能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型 (　　) 6． 雜合子品種的種子只能種一年，需要年年制種 (　√　) 二、基因工程 1． 基因工程的工具包括限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶、運(yùn)載體，其中兩種工具酶作用的化學(xué)鍵都是磷酸二酯鍵。 2． 原理：基因重組。 3． 步驟：提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定。 4． 應(yīng)用：(1)育種，如抗蟲棉；(2)藥物研制，如胰島素等；(3)環(huán)境保護(hù)，如超級細(xì)菌分解石油。 [解惑]　(1)基因工程操作水平——分子水平；操作環(huán)境——體外。 (2)操作工具有三種，但工具酶只有兩種，另一種工具運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA。 考點(diǎn)一　比較幾種遺傳育種 1． 比較下表中的遺傳育種 方法 原理 常用方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 代表實(shí)例 雜交育種 基因重組 雜交 操作簡單，目標(biāo)性強(qiáng) 育種年限長 矮稈抗 病小麥 誘變育種 基因突變 輻射誘變、激光誘變等 提高突變率，加速育種進(jìn)程 有利變異少，需大量處理實(shí)驗(yàn)材料 高產(chǎn)青 霉菌株 多倍 體育種 染色體變異 秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗 操作簡單，且能在較短的時(shí)間內(nèi)獲得所需品種 所得品種發(fā)育遲緩，結(jié)實(shí)率低；在動物中無法開展 無子西瓜、八倍體小黑麥 單倍 體育種 染色體變異 花藥離體培養(yǎng)后，再用秋水仙素處理 明顯縮短育種年限 技術(shù)復(fù)雜，需要與雜交育種配合 “京花1號”小麥 基因 工程 育種 基因重組 將一種生物特定的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物細(xì)胞中 能定向改造生物的遺傳性狀 有可能引發(fā)生態(tài)危機(jī) 轉(zhuǎn)基因 抗蟲棉 2． 分析以下幾種育種方法 (1)雜交育種是最簡捷的方法，而單倍體育種是最快獲得純合子的方法，可縮短育種年限。 (2)讓染色體加倍可以用秋水仙素等進(jìn)行處理，也可采用細(xì)胞融合的方法，且此方法能在兩個(gè)不同物種之間進(jìn)行。 (3)原核生物不能進(jìn)行減數(shù)分裂，所以不能運(yùn)用雜交的方法進(jìn)行育種，一般采用的方法是誘變育種。 易錯警示　與雜交育種有關(guān)的4點(diǎn)注意 (1)雜交育種不一定需要連續(xù)自交。若選育顯性優(yōu)良純種，則需要連續(xù)自交篩選直至性狀不再發(fā)生分離；若選育隱性優(yōu)良純種，則只要在子二代出現(xiàn)該性狀個(gè)體即可。 (2)誘變育種與雜交育種相比，前者能產(chǎn)生前所未有的新基因，創(chuàng)造變異新類型；后者不能產(chǎn)生新基因，只是實(shí)現(xiàn)原有基因的重新組合。 (3)雜交育種與雜種優(yōu)勢不同：①雜交育種是在雜交后代眾多類型中選擇符合育種目標(biāo)的個(gè)體進(jìn)一步培育，直到獲得穩(wěn)定遺傳的具有優(yōu)良性狀的新品種；②雜種優(yōu)勢主要是利用雜種F1的優(yōu)良性狀，并不要求遺傳上的穩(wěn)定。 (4)雜交種與多倍體的比較：二者都可產(chǎn)生很多優(yōu)良性狀如莖稈粗壯、抗倒伏、產(chǎn)量提高、品質(zhì)改良，但多倍體生長周期長，晚熟；而雜交種可早熟，故根據(jù)成熟期早晚可判定是多倍體還是雜交種。 1． 要將基因型為AaBB的植物，培育出以下基因型的品種：①AaBb；②AaBBC；③AAaaBBBB；④aB。則對應(yīng)的育種方法依次是 (　　) A．誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、細(xì)胞融合、花藥離體培養(yǎng) B．雜交育種、花藥離體培養(yǎng)、轉(zhuǎn)基因技術(shù)、多倍體育種 C．花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、多倍體育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù) D．多倍體育種、花藥離體培養(yǎng)、誘變育種、轉(zhuǎn)基因技術(shù) 答案　A 解析　用基因型為AaBB的植物要培育出AaBb的品種，可利用物理或化學(xué)方法處理材料，通過基因突變獲得；要獲得AaBBC的品種，由于本物種沒有C基因，所以必須通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)；要獲得AAaaBBBB的品種，可通過細(xì)胞融合；要獲得aB的品種，可利用花藥離體培養(yǎng)。 2． 假設(shè)A、b代表玉米的優(yōu)良基因，這兩種基因是自由組合的。現(xiàn)有AABB、aabb兩個(gè)品種，為培育出優(yōu)良品種AAbb，可采用的方法如圖所示。請據(jù)圖回答問題： (1)由品種AABB、aabb經(jīng)過①②③過程培育出新品種的育種方式稱為____________，其原理是______________。用此育種方式一般從____________才能開始選育AAbb個(gè)體，是因?yàn)開____________________________________________________________。 (2)若經(jīng)過過程②產(chǎn)生的子代總數(shù)為1 552株，則其中基因型為AAbb的植株在理論上有____________株?；蛐蜑锳abb的植株經(jīng)過過程③，子代中AAbb與aabb的數(shù)量比是____________。 (3)過程⑤常采用____________________________技術(shù)得到Ab個(gè)體。與過程①②③的育種方法相比，過程⑤⑥的優(yōu)勢是____________________________________________。 (4)過程⑦的育種方式是____________，與過程⑦比較，過程④的明顯優(yōu)勢是________________________________________________________________________。 答案　(1)雜交育種　基因重組　F2　從F2開始出現(xiàn)AAbb個(gè)體(或從F2開始出現(xiàn)性狀分離) (2)97　1∶1　(3)花藥離體培養(yǎng)　能明顯縮短育種年限 (4)誘變育種　過程④產(chǎn)生的變異是定向的(或基因工程育種轉(zhuǎn)入的基因是已知的，用基因工程手段產(chǎn)生的變異是定向的) 解析　根據(jù)孟德爾自由組合定律，F(xiàn)2中基因型為AAbb的植株占1/16，所以共97株。Aabb自交后代AAbb和aabb的比例為1∶1。⑤⑥過程是單倍體育種，包括了花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素誘導(dǎo)染色體加倍兩個(gè)步驟，可以明顯縮短育種年限。⑦屬于誘變育種。過程④與⑦相比，其具有的明顯優(yōu)勢是能定向地改造生物的遺傳性狀。 技法提煉 根據(jù)育種目的選擇育種方式 1．若要培育隱性性狀個(gè)體，可用自交或雜交，只要出現(xiàn)該性狀即可。 2．有些植物如小麥、水稻等，雜交實(shí)驗(yàn)較難操作，其最簡便的方法是自交。 3．若要快速獲得純種，可用單倍體育種方法。 4．若要提高營養(yǎng)物質(zhì)含量，可用多倍體育種方法。 5．若要培育原先沒有的性狀，可用誘變育種。 6．若培育植物為營養(yǎng)繁殖，如土豆、地瓜等，則只要出現(xiàn)所需性狀即可，不需要培育出純種。 考點(diǎn)二　基因工程育種 根據(jù)下面基因工程操作步驟圖解，填寫相關(guān)內(nèi)容 易錯警示　與基因工程有關(guān)的3點(diǎn)提示 (1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是脫氧核苷酸之間形成的磷酸二酯鍵(不是氫鍵)，只是一個(gè)切開，一個(gè)連接。 (2)質(zhì)粒是最常用的運(yùn)載體，不要把質(zhì)粒等同于運(yùn)載體，除此之外，λ噬菌體的衍生物和動植物病毒也可作為運(yùn)載體。運(yùn)載體的化學(xué)本質(zhì)為DNA，其基本單位為脫氧核苷酸。 (3)要想從DNA上切下某個(gè)基因，應(yīng)切2個(gè)切口，產(chǎn)生4個(gè)黏性末端。 3． 下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述，正確的是 (　　) A．重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和運(yùn)載體 B．所有的限制酶都只能識別同一種特定的核苷酸序列 C．選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快 D．只要目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá) 答案　C 解析　重組DNA技術(shù)所用的工具有三種，但其中工具酶是限制酶和DNA連接酶，運(yùn)載體不是工具酶；限制酶具有專一性，每種限制酶只能識別特定的核苷酸序列；目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞不一定就能成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)，需要通過檢測來確定。 4． 通過DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造而得到的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物。運(yùn)用這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，下圖表示了這一技術(shù)的基本過程，在該過程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點(diǎn)是－G↓GATCC－，請據(jù)圖回答： (1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是__________。人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊體細(xì)胞染色體中時(shí)需要的酶是____________。 (2)人體蛋白質(zhì)基因之所以能“插入”到羊的染色體內(nèi)，原因是________________。 (3)將人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蝮w內(nèi)并成功地表達(dá)，使羊產(chǎn)生新的性狀。這種變異屬于____________，這里“成功地表達(dá)”的含義是_______________________________。 (4)你認(rèn)為此類羊產(chǎn)生的奶安全可靠嗎？理由是什么？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶　(2)人和羊DNA分子的空間結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成相同；有互補(bǔ)的堿基序列(答出其中一點(diǎn)即可)　(3)基因重組　人體蛋白質(zhì)基因在羊體細(xì)胞內(nèi)控制合成人體蛋白質(zhì)　(4)安全，因?yàn)槟康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞后沒有改變，控制合成的人體蛋白質(zhì)成分沒有改變(或不安全，因?yàn)槟康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞后，可能由于羊細(xì)胞中某些成分的影響，使合成的蛋白質(zhì)成分發(fā)生一定的改變) 解析　本題主要考查基因工程的一般步驟、操作工具、應(yīng)用以及轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性等知識。(1)基因工程的基本操作中用到的工具酶是限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶。(2)不同生物的DNA分子的化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)相同，即都具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。(3)人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蝮w內(nèi)并成功地表達(dá)，使羊產(chǎn)生新的性狀，這是將一種基因?qū)肓硪环N生物，變異類型屬于基因重組，目的基因成功表達(dá)的含義是人體蛋白質(zhì)基因在羊體細(xì)胞內(nèi)通過轉(zhuǎn)錄、翻譯兩個(gè)過程控制合成人體蛋白質(zhì)。(4)為開放性的題目，但要注意回答的理由要與觀點(diǎn)相對應(yīng)。 基因工程操作的歸納總結(jié) 1．DNA酶即DNA水解酶，是將DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制過程中，催化形成新DNA分子的酶，是將單個(gè)游離的脫氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段的兩個(gè)缺口同時(shí)連接，不需要模板，兩者作用的化學(xué)鍵相同，都是磷酸二酯鍵。 2．原核生物基因(如抗蟲基因來自蘇云金芽孢桿菌)可為真核生物(如棉花)提供目的基因。 3．受體細(xì)胞動物一般用受精卵，植物若用體細(xì)胞則通過組織培養(yǎng)的方式形成新個(gè)體。 4．抗蟲棉只能抗蟲，不能抗病毒、細(xì)菌。 5．第一步和第二步需要限制酶，且要求用同一種，目的是產(chǎn)生相同的黏性末端。 6．第二步中有兩種工具酶并用到了運(yùn)載體，故是基因工程中最核心的一步。 7．對基因操作是否成功不但要在分子水平上鑒定還要在個(gè)體水平上鑒定。 8．目的基因指要表達(dá)的基因，標(biāo)記基因指運(yùn)載體上且用于鑒定篩選的基因。 9．目的基因表達(dá)的標(biāo)志：通過轉(zhuǎn)錄、翻譯產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)。 序號 錯因分析 正確答案 序號 錯因分析 正確答案 ① 受思維定勢影響，忽視了題干中“F1獲得F2的方法” 自交 ② 忽視了“矮稈抗病中”而不是“F2中” 2/3 ③ 不理解矮稈抗?、蛑仓甑膩碓? Ⅱ ④ 答案不完整，要點(diǎn)不全 基因突變頻率低且不定向 ⑤ 審題不清，沒有準(zhǔn)確獲取題干信息 秋水仙素(或低溫)誘導(dǎo)染色體加倍 ⑦ 忽視了高稈為顯性，誤認(rèn)為矮稈為顯性 方法一：將矮稈小麥與高稈小麥雜交，如果子一代為高稈，子二代高稈∶矮稈＝3∶1(或出現(xiàn)性狀分離)，則矮稈性狀是基因突變造成的；否則，矮稈性狀是由環(huán)境引起的 方法二：將矮稈小麥與高稈小麥種植在相同環(huán)境條件下，如果兩者未出現(xiàn)明顯差異，則矮稈性狀由環(huán)境引起；否則，矮稈性狀是基因突變的結(jié)果 ⑥ 該題是“矮稈抗病”中，而且是F1的花藥全部培養(yǎng)得到 100%  題組一　有關(guān)遺傳育種 1． (xx天津卷，2)芥酸會降低菜籽油的品質(zhì)。油菜有兩對獨(dú)立遺傳的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，下圖是獲得低芥酸油菜新品種(HHGG)的技術(shù)路線。已知油菜單個(gè)花藥由花藥壁(2n)及大量花藥(n)等組分組成，這些組分的細(xì)胞都具有全能性。 據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是 (　　) A．①、②兩過程均需要植物激素來誘導(dǎo)細(xì)胞脫分化 B．與④過程相比，③過程可能會產(chǎn)生二倍體再生植株 C．圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株(HHGG)的效率最高 D．F1減數(shù)分裂時(shí)，H基因所在染色體會與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會 答案　D 解析?、佗谶^程均為植物組織培養(yǎng)中的脫分化，均需要利用植物激素來誘導(dǎo)，A項(xiàng)正確。兩親本雜交使H基因和G基因集中到一個(gè)生物個(gè)體中，可通過雜交育種的方法獲得雙顯性性狀個(gè)體，但要獲得HHGG純合子需要H_G_個(gè)體連續(xù)多年自交，育種效率不高；根據(jù)自由組合定律推知：F1產(chǎn)生的花粉有HG、Hg、hG、hg四種，花藥離體培養(yǎng)獲得的再生單倍體植株也是四種，使用秋水仙素處理后可根據(jù)性狀直接篩選獲得純合的HHGG植株，其效率最高；F1花藥離體培養(yǎng)所得的再生植株中，除HG、Hg、hG、hg四種單倍體植株外，還可能有花藥壁細(xì)胞經(jīng)組織培養(yǎng)獲得的HhGg二倍體植株，因而其育種效率較花粉離體培養(yǎng)低，B、C兩項(xiàng)正確。分析題干得出：H基因和G基因位于兩對同源染色體上，減數(shù)分裂時(shí)非同源染色體不發(fā)生聯(lián)會，D項(xiàng)錯誤。 2． (xx浙江卷，32)玉米的抗病和不抗病(基因?yàn)锳、a)、高稈和矮稈(基因?yàn)锽、b)是兩對獨(dú)立遺傳的相對性狀?，F(xiàn)有不抗病矮稈玉米種子(甲)，研究人員欲培育抗病高稈玉米，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)： 取適量的甲，用合適劑量的γ射線照射后種植，在后代中觀察到白化苗4株、抗病矮稈1株(乙)和不抗病高稈1株(丙)。將乙與丙雜交，F(xiàn)1中出現(xiàn)抗病高稈、抗病矮稈、不抗病高稈和不抗病矮稈。選取F1中抗病高稈植株上的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)獲得幼苗，經(jīng)秋水仙素處理后選出純合二倍體的抗病高稈植株(丁)。 另一實(shí)驗(yàn)表明，以甲和丁為親本進(jìn)行雜交，子一代均為抗病高稈。 請回答： (1)對上述1株白化苗的研究發(fā)現(xiàn)，控制其葉綠素合成的基因缺失了一段DNA，因此該基因不能正常__________，功能喪失，無法合成葉綠素，表明該白化苗的變異具有________的特點(diǎn)，該變異類型屬于__________。 (2)上述培育抗病高稈玉米的實(shí)驗(yàn)運(yùn)用了__________、單倍體育種和雜交育種技術(shù)，其中雜交育種技術(shù)依據(jù)的原理是__________?；ㄋ庪x體培養(yǎng)中，可通過誘導(dǎo)愈傷組織分化出芽、根獲得再生植株，也可通過誘導(dǎo)分化成__________獲得再生植株。 (3)從基因組成看，乙與丙植株雜交的F1中抗病高稈植株能產(chǎn)生__________種配子。 (4)請用遺傳圖解表示乙與丙植株雜交得到F1的過程。 答案　(1)表達(dá)　有害性　基因突變　(2)誘變育種　基因重組　胚狀體　(3)4　(4)如圖 解析　(1)DNA分子中發(fā)生堿基對的增添、缺失或替換而引起的基因結(jié)構(gòu)的改變屬于基因突變。由此可以判斷，控制其葉綠素合成的基因缺失了一段DNA屬于基因突變，突變后的基因不能正常表達(dá)而影響細(xì)胞正常的生理功能。基因突變具有低頻性、不定向性、多害少利性等特點(diǎn)。(2)取適量甲種子，用合適劑量的γ射線照射，屬于誘變育種的方法；雜交育種的原理為基因重組；單倍體育種常采用花藥離體培養(yǎng)技術(shù)，在該過程中，可通過誘導(dǎo)其脫分化形成愈傷組織，再分化出芽、根獲得再生植株，也可以通過誘導(dǎo)分化成胚狀體獲得再生植株。(3)根據(jù)甲與丁雜交的結(jié)果可判斷抗病對不抗病為顯性、高稈對矮稈為顯性。因?yàn)橐覟榭共“?，其基因型為A_bb，丙為不抗病高稈，其基因型為aaB_，再根據(jù)乙與丙雜交的結(jié)果，可判斷乙的基因型為Aabb，丙的基因型為aaBb。乙與丙雜交，F(xiàn)1中抗病高稈的基因型為AaBb，根據(jù)基因自由組合定律可知，它能產(chǎn)生AB、Ab、aB、ab四種數(shù)目相等的配子。(4)根據(jù)乙、丙的基因型，寫出遺傳圖解如下： 題組二　基因工程 3． (xx浙江卷，6)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達(dá)腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯誤的是 (　　) A．每個(gè)大腸桿菌細(xì)胞至少含一個(gè)重組質(zhì)粒 B．每個(gè)重組質(zhì)粒至少含一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn) C．每個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)至少插入一個(gè)ada D．每個(gè)插入的ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子 答案　C 解析　大腸桿菌成功表達(dá)出腺苷酸脫氨酶，說明這些大腸桿菌都至少含有一個(gè)重組質(zhì)粒，A項(xiàng)正確；作為載體的條件為至少含有一個(gè)或多個(gè)酶切位點(diǎn)，所以作為載體的質(zhì)粒至少含有一個(gè)限制性核酸內(nèi)切酶識別位點(diǎn)，B項(xiàng)正確；作為基因表達(dá)載體應(yīng)包括目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因四部分，但并不是每個(gè)酶切位點(diǎn)都至少插入一個(gè)ada，C項(xiàng)錯誤；由于這些目的基因成功表達(dá)，所以每個(gè)ada至少表達(dá)一個(gè)腺苷酸脫氨酶分子，D項(xiàng)正確。 4． (xx江蘇卷，18)下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因植物的敘述，正確的是 (　　) A．轉(zhuǎn)入到油菜的抗除草劑基因，可能通過花粉傳入環(huán)境中 B．轉(zhuǎn)抗蟲基因的植物，不會導(dǎo)致昆蟲群體抗性基因頻率增加 C．動物的生長激素基因轉(zhuǎn)入植物后不能表達(dá) D．如轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，則不存在安全性問題 答案　A 解析　轉(zhuǎn)基因的抗蟲植物在長期栽培過程中，會導(dǎo)致以該植物為食物來源的昆蟲的抗性基因頻率增加。動物和植物共用一套遺傳密碼，因此轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)的動物生長激素基因也可能進(jìn)行表達(dá)。轉(zhuǎn)基因植物的外源基因來源于自然界，也可能存在食品安全、生物安全和環(huán)境安全等安全性問題。 題組三　與育種有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 5． (xx安徽卷，31Ⅰ)如圖所示，科研小組用60Co照射棉花種子，誘變當(dāng)代獲得棕色(纖維顏色)新性狀，誘變Ⅰ代獲得低酚(棉酚含量)新性狀。已知棉花的纖維顏色由一對基因(A、a)控制，棉酚含量由另一對基因(B、b)控制，兩對基因獨(dú)立遺傳。 (1)兩個(gè)新性狀中，棕色是______性狀，低酚是______性狀。 (2)誘變當(dāng)代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是________，白色、高酚的棉花植株基因型是________。 (3)棕色棉抗蟲能力強(qiáng)，低酚棉產(chǎn)量高。為獲得抗蟲高產(chǎn)棉花新品種，研究人員將誘變Ⅰ代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代種植在一個(gè)單獨(dú)的區(qū)域，從________________________的區(qū)域中得到純合棕色、高酚植株。請你利用該純合體作為一個(gè)親本，再從誘變Ⅰ代中選擇另一個(gè)親本，設(shè)計(jì)一方案，盡快選育出抗蟲高產(chǎn)(棕色、低酚)的純合棉花新品種(用遺傳圖解和必要的文字表示)。 答案　(1)顯性　隱性　(2)AaBB　aaBb (3)不發(fā)生性狀分離(或全為棕色棉，或沒有出現(xiàn)白色棉) 解析　(1)因?yàn)檎T變當(dāng)代中的棕色、高酚性狀個(gè)體自交發(fā)生性狀分離，出現(xiàn)白色、高酚性狀，故棕色為顯性性狀，白色為隱性性狀；白色、高酚性狀個(gè)體自交也發(fā)生性狀分離，出現(xiàn)白色、低酚性狀，故高酚為顯性性狀，低酚為隱性性狀。(2)根據(jù)顯隱性關(guān)系以及誘變Ⅰ代的性狀表現(xiàn)，可以推斷誘變當(dāng)代中的棕色、高酚的棉花植株基因型為AaBB，而白色、高酚的棉花植株基因型為aaBb。(3)由題意知，純合棕色、高酚植株的基因型是AABB，需要培育的類型是棕色、低酚植株，其基因型是AAbb，則另一個(gè)親本的基因型是aabb，最快的育種方法是單倍體育種。即由以上兩個(gè)親本雜交得到F1，取F1的花粉進(jìn)行花藥離體培養(yǎng)得到單倍體幼苗，再用秋水仙素處理單倍體幼苗，從其后代中選出棕色、低酚性狀的植株就是所要選育的新品種。 【組題說明】 考　點(diǎn) 題　號 錯題統(tǒng)計(jì) 錯因分析 育種方式 1、2、3、4、5、6、7、8、9 基因工程 10、11、12 育種方案的設(shè)計(jì) 13、14、15 1． 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常常需要進(jìn)行作物育種，以保證正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動。下列有關(guān)作物育種方法的敘述，正確的是 (　　) A．作物育種中最簡捷的方法是雜交育種和單倍體育種 B．只有單倍體育種能明顯縮短育種年限 C．采用克隆的方法培育作物品種能保持親本的優(yōu)良性狀 D．體細(xì)胞中染色體組數(shù)為奇數(shù)的作物品種都是經(jīng)花藥培養(yǎng)得來的 答案　C 解析　雜交育種時(shí)間長、工作量大；單倍體育種與雜交育種相比，能明顯縮短育種年限，但不是縮短育種年限的唯一方法；克隆是無性生殖，能保持親本的優(yōu)良性狀；三倍體無子西瓜的體細(xì)胞中染色體組數(shù)為奇數(shù)，但其并不是經(jīng)花藥培養(yǎng)得來的。 2． 小麥高稈(A)對矮稈(a)為顯性，抗病(B)對易感病(b)為顯性，如圖表示培育矮稈抗病品種的幾種途徑，下列相關(guān)說法正確的是 (　　) A．過程①的原理是基因突變，最大的優(yōu)點(diǎn)是育種周期短 B．過程⑥使用的試劑是秋水仙素，在有絲分裂間期發(fā)揮作用 C．過程⑤為單倍體育種，可明顯縮短育種年限 D．④過程產(chǎn)生的子代中純合子所占比例是2/3 答案　D 解析　過程①為誘變育種，最大的優(yōu)點(diǎn)是變異頻率高，可在較短的時(shí)間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型；秋水仙素作用于有絲分裂前期；過程②⑤⑥結(jié)合起來稱為單倍體育種；③過程產(chǎn)生的基因型為aaB__的個(gè)體中含有1/3aaBB和2/3aaBb，自交后代純合子所占的比例為1/31＋2/31/2＝2/3。 3． 下列關(guān)于育種方法的敘述，正確的是 (　　) A．用雜交的方法進(jìn)行育種，往往從F1自交后代中可篩選出符合人類需要的優(yōu)良品種 B．用輻射的方法進(jìn)行誘變育種，誘變后的植株一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀 C．用基因型為DdTt的植株進(jìn)行單倍體育種，所育的新品種自交后代中約有1/4為純合子 D．用基因型為DdTt的植株進(jìn)行多倍體育種，所育的新品種和原品種雜交一定能產(chǎn)生可育后代 答案　A 解析　誘變育種的生物學(xué)原理為基因突變，基因突變具有多害少利和不定向的特點(diǎn)，故誘變后的植株不一定比誘變前的植株具備更多優(yōu)良性狀，故B錯誤。用基因型為DdTt的植株進(jìn)行單倍體育種，產(chǎn)生的新品種全為純合子，其自交后代也全為純合子，故C錯誤。二倍體植株染色體加倍后成為四倍體植株，四倍體植株和原二倍體植株雜交得到的三倍體植株是高度不育的，故D錯誤。 4． 將某種植物的①②兩個(gè)植株雜交，得到③，對③的處理如圖所示。下列分析不正確的是 (　　) A．由③到④的育種過程依據(jù)的原理是基因突變 B．通過⑤⑥植株雜交得到的⑧植株屬于新物種 C．若③的基因型為AaBbdd，則⑩植株中能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占總數(shù)的1/4 D．由⑦到⑨的過程中會發(fā)生突變和重組，可為生物進(jìn)化提供原材料 答案　D 解析　由⑦到⑨的過程是通過有絲分裂來實(shí)現(xiàn)的，而基因重組發(fā)生在減數(shù)分裂過程中，故D錯誤。 5． 下圖中甲、乙表示水稻的兩個(gè)品種，A、a和B、b分別表示位于兩對同源染色體上的兩對等位基因，①～⑦表示培育水稻新品種的過程，下列敘述不正確的是 (　　) A．①→②過程簡便，但育種周期長 B．②和⑥的變異都發(fā)生于有絲分裂間期 C．③過程常用的方法是花藥離體培養(yǎng) D．⑤和⑦過程的育種原理不相同 答案　B 解析?、佟谶^程為雜交育種，育種年限比較長；②過程發(fā)生了基因重組，基因重組發(fā)生在減數(shù)第一次分裂過程中，⑥過程需要用秋水仙素處理幼苗，秋水仙素作用于細(xì)胞分裂前期；③過程為花藥離體培養(yǎng)；⑤過程的原理為基因突變，⑦過程的原理為基因重組。 6． 在實(shí)驗(yàn)田中偶然出現(xiàn)了一株抗旱、抗鹽的玉米，設(shè)想利用該植株培育能穩(wěn)定遺傳的抗旱、抗鹽水稻品種，用到的育種方法和技術(shù)應(yīng)有 (　　) ①誘變育種?、趩伪扼w育種?、坜D(zhuǎn)基因技術(shù)?、芙M織培養(yǎng)技術(shù) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 答案　B 解析　題干中強(qiáng)調(diào)玉米植株中出現(xiàn)了抗性基因，要使水稻植株中含有該抗性基因，必須利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將抗性基因轉(zhuǎn)入后進(jìn)行組織培養(yǎng)，獲得雜合子植株，還需要對其進(jìn)行單倍體育種才能獲得能穩(wěn)定遺傳的抗性水稻品種。 7． 下列有關(guān)育種的敘述中，錯誤的是 (　　) A．用于大田生產(chǎn)的優(yōu)良品種不一定是純合子 B．通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育脫毒苗，篩選培育抗病毒新品種 C．誘變育種可提高突變頻率，加速新基因的產(chǎn)生，從而加速育種進(jìn)程 D．三倍體無子西瓜需年年制種，可利用植物組織培養(yǎng)快速繁殖 答案　B 解析　通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育的脫毒苗沒有病毒，但不一定能抗病毒。 8． 某農(nóng)科所通過如圖所示的兩種育種方法培育成了高品質(zhì)的糯小麥。下列有關(guān)敘述正確的是 (　　) A．a(chǎn)、b兩過程應(yīng)用的遺傳學(xué)原理分別是染色體變異和基因重組 B．b過程需要通過雜交來提高純合率 C．a(chǎn)過程需要使用秋水仙素，其只能作用于萌發(fā)的種子 D．a(chǎn)過程提高了突變率，從而明顯縮短了育種年限 答案　A 解析　a過程屬于單倍體育種，原理為染色體變異；由于通過花藥離體培養(yǎng)只能獲得幼苗，故秋水仙素只能作用于幼苗；單倍體幼苗經(jīng)秋水仙素處理后均為純合子，因而可明顯縮短育種年限。b過程屬于雜交育種，原理為基因重組，由YyRr獲得yyRR需要通過連續(xù)自交提高純合率。 9． 如圖所示某種二倍體農(nóng)作物不同的育種方法，據(jù)圖判斷下列有關(guān)敘述正確的是 (　　) A．通過③④⑤途徑培育新品種的過程中，E幼苗和F植株的染色體數(shù)目相同 B．若A、B兩品種的基因型分別是AABBdd、aabbdd，則D植株中不能穩(wěn)定遺傳的個(gè)體占總數(shù)的3/4 C．⑤過程中也可用秋水仙素處理E萌發(fā)的種子來獲得F植株 D．④過程中使用的花藥可以從A、B、C三個(gè)品種植株上采集 答案　B 解析?、邰堍葸^程為單倍體育種過程，主要包括花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體幼苗和用秋水仙素處理幼苗獲得正常植株，因此經(jīng)過⑤過程形成的F植株的染色體數(shù)目是E幼苗的2倍，故A錯誤；A、B兩品種的基因型分別是AABBdd、aabbdd，可得C的基因型為AaBbdd，其后代中不能穩(wěn)定遺傳的比例為1－1/21/21＝3/4，故B正確；E幼苗是由二倍體的花藥發(fā)育成的，是高度不育的，不能形成種子，故C錯誤；④過程中使用的花藥只能在C植株上采集才能獲得新品種，故D錯誤。 10．下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的理解，正確的是 (　　) A．其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì) B．DNA連接酶可以恢復(fù)DNA分子中的氫鍵 C．它們不能被反復(fù)使用 D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶 答案　A 解析　限制酶與DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)；DNA連接酶連接的是兩個(gè)DNA片段間相鄰兩個(gè)脫氧核苷酸間的磷酸二酯鍵；酶在化學(xué)反應(yīng)前后其數(shù)量、性質(zhì)、功能均不發(fā)生改變，因此可以反復(fù)利用；DNA聚合酶是在細(xì)胞內(nèi)DNA分子復(fù)制時(shí)發(fā)揮作用的，不能替代DNA連接酶。 11．下列關(guān)于基因工程及轉(zhuǎn)基因食品的安全性的敘述，正確的是 (　　) A．基因工程經(jīng)常以抗生素抗性基因作為目的基因 B．通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)可獲得抗蟲糧食作物，從而增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用 C．通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內(nèi)切酶處理運(yùn)載體DNA D．若轉(zhuǎn)入甘蔗中的外源基因來源于自然界，則生產(chǎn)出來的甘蔗不存在安全性問題 答案　B 解析　基因工程常以抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因；在基因工程的實(shí)驗(yàn)操作中一定要注意用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來處理含目的基因的DNA和運(yùn)載體DNA，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端；若轉(zhuǎn)基因甘蔗中的外源基因來源于自然界，則仍可能存在食品安全、環(huán)境安全等安全性問題。 12．下圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，X是獲得外源基因并能夠表達(dá)的細(xì)胞。下列有關(guān)說法不正確的是 (　　) A．X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞 B．質(zhì)粒具有多個(gè)標(biāo)記基因和多個(gè)限制酶切點(diǎn) C．基因與運(yùn)載體的重組只需要DNA連接酶 D．該細(xì)菌的性狀被定向改造 答案　C 解析　根據(jù)圖示，重組質(zhì)粒導(dǎo)入的是細(xì)菌細(xì)胞，所以X是能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞。質(zhì)粒作為運(yùn)載體需要有多個(gè)限制酶切點(diǎn)以便轉(zhuǎn)運(yùn)多種目的基因，同時(shí)具有標(biāo)記基因以便于檢測目的基因是否導(dǎo)入到受體細(xì)胞內(nèi)。基因與運(yùn)載體的重組需要限制酶和DNA連接酶。基因工程的特點(diǎn)是能夠定向改造生物的遺傳性狀。 13．已知水稻的高稈(A)對矮稈(a)為顯性，抗病(B)對感病(b)為顯性，有芒(D)對無芒(d)為顯性，三對相對性狀獨(dú)立遺傳。請回答下列問題。 (1)現(xiàn)有三個(gè)純系水稻品種：①矮稈感病有芒、②高稈感病有芒、③高稈抗病無芒。要在最短時(shí)間內(nèi)獲得矮稈抗病無芒純系新品種，請寫出育種過程。 第一步：_______________________________________________________________。 第二步：_______________________________________________________________。 第三步：_______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)為獲得矮稈無芒的新品種，科研人員設(shè)計(jì)了育種方案，如圖所示。根據(jù)預(yù)期，F(xiàn)1植株所結(jié)種子分株保存，播種后長出的植株應(yīng)既有高稈，又有矮稈。但研究人員發(fā)現(xiàn)有一株植株所結(jié)的種子播種后長出的植株全部表現(xiàn)為矮稈，并據(jù)此推斷F1中有純合矮稈植株。通過分析認(rèn)為，F(xiàn)1中純合矮稈植株出現(xiàn)的原因可能有兩種：一是母本去雄不徹底，母本自交；二是父本在減數(shù)分裂形成花粉時(shí)，一個(gè)高稈基因發(fā)生了基因突變。要確定是哪一種原因，可以通過分析F2矮稈植株上所結(jié)種子的表現(xiàn)情況來進(jìn)行判斷。 ①如果所結(jié)種子的表現(xiàn)型為____________，則原因是母本去雄不徹底，發(fā)生了自交。 ②如果所結(jié)種子的表現(xiàn)型為____________，則原因是父本在減數(shù)分裂形成花粉時(shí)，一個(gè)高稈基因發(fā)生了基因突變。 答案　(1)第一步：選擇①和③雜交得到F1　第二步：取F1的花藥進(jìn)行離體培養(yǎng)，獲得單倍體幼苗　第三步：用秋水仙素處理單倍體幼苗，然后選育矮稈抗病無芒的純系新品種 (2)①全為有芒?、谟忻⒑蜔o芒 解析　(1)根據(jù)育種要求，需通過雜交將矮稈、抗病、無芒基因集中在同一生物體中，因此選擇①和③雜交，F(xiàn)1的基因型為AaBbDd，然后通過單倍體育種方法獲得純合矮稈抗病無芒純合子。(2)采用逆推法，母本的基因型為aaDD，父本的基因型為AAdd，二者雜交形成F1，①若母本去雄不徹底，母本發(fā)生自交，則F1中還有基因型為aaDD的個(gè)體，該植株自交后代全為矮稈有芒，因此，若F2矮稈植株上所結(jié)種子全為有芒，則可推測是母本去雄不徹底；②若父本減數(shù)分裂形成花粉時(shí)發(fā)生基因突變，則父本的基因型為Aadd，和母本雜交，F(xiàn)1的基因型為aaDd和AaDd，F(xiàn)1自交，后代中既有有芒，也有無芒。 14．下圖為水稻的幾種不同育種方法示意圖，據(jù)圖回答下列問題： (1)B過程常用的方法是____________，用到秋水仙素的過程有____________(用圖中字母表示)。 (2)打破物種界限的育種方法是____________(用圖中的字母表示)，該方法所運(yùn)用的原理是_____________________________________________________________________。 (3)假設(shè)你想培育一個(gè)穩(wěn)定遺傳的水稻品種，它的性狀都是由隱性基因控制的，最簡單的育種方法是______________；如果都是由顯性基因控制的，為縮短育種時(shí)間常采用的方法是____________(用圖中的字母表示)。 (4)現(xiàn)有三個(gè)水稻品種，①的基因型為aaBBDD，②的基因型為AAbbDD，③的基因型為AABBdd，三對等位基因分別位于三對同源染色體上?，F(xiàn)運(yùn)用雜交育種方法，利用以上三個(gè)品種獲得基因型為aabbdd的植株：____________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用文字簡要描述獲得過程即可)。 答案　(1)花藥離體培養(yǎng)　C、F (2)E　基因重組　(3)AD　ABC (4)①與②雜交得到雜交一代，雜交一代與③雜交得到雜交二代，雜交二代自交，得到基因型為aabbdd的種子，該種子可長成基因型為aabbdd的植株 解析　圖中A過程代表雜交，D過程代表自交，B過程代表花藥離體培養(yǎng)，C和F過程代表用秋水仙素處理使染色體加倍，E過程代表基因工程，其中基因工程可以在任何生物之間進(jìn)行，該技術(shù)的原理為基因重組。如果選育的性狀都是隱性性狀，最簡單的方法是雜交育種，即A→D過程，因?yàn)楸憩F(xiàn)出隱性性狀的個(gè)體為純合子，可穩(wěn)定遺傳；如果選育的性狀都是顯性性狀，雜交育種年限比較長，可明顯縮短育種年限的育種方法是單倍體育種，即A→B→C過程。(4)中三個(gè)水稻品種的基因型均為“雙顯＋一隱”的組合方式，要利用雜交育種方法培育基因型為aabbdd的品種，可選擇任意兩個(gè)品種作親本雜交得到雜交一代，然后雜交一代與剩下的一個(gè)品種雜交得到雜交二代，雜交二代自交即可得到基因型為aabbdd的種子，由基因型為aabbdd的種子長成的植株即為符合要求的植株。 15．回答下列有關(guān)遺傳和變異以及育種的問題。 (1)設(shè)小麥的高產(chǎn)與低產(chǎn)受一對等位基因控制，基因型為AA的小麥為高產(chǎn)，基因型為Aa的小麥為中產(chǎn)，基因型為aa的小麥為低產(chǎn)?？逛P病與不抗銹病受另一對等位基因(用B、b表示)控制，只要有一個(gè)B基因，小麥就表現(xiàn)為抗病。這兩對等位基因的遺傳遵循自由組合定律?，F(xiàn)有高產(chǎn)不抗銹病與低產(chǎn)抗銹病兩個(gè)純種品系雜交產(chǎn)生F1，F(xiàn)1自交得F2。 ①F2的表現(xiàn)型有________種，其中高產(chǎn)抗銹病個(gè)體的基因型為____________，占F2的比例為________。 ②選出F2的高產(chǎn)抗銹病個(gè)體之后，對高產(chǎn)性狀________(填“需要”或“不需要”)繼續(xù)選育，原因是______________________________________________________________。 (2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上使用的玉米都是雜交種，雜交玉米的性狀不能穩(wěn)定遺傳，因此農(nóng)民每年都需要購買玉米雜交種?，F(xiàn)有長果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黃粒(B)的兩個(gè)玉米雜合品種，為了達(dá)到長期培育長果穗黃粒(AaBb)玉米雜交種的目的(即每年都可培育出AaBb的種子)，請你用單倍體育種及其他相關(guān)育種方法，設(shè)計(jì)育種方案。 ①單倍體育種依據(jù)的原理是_______________________________________________。 ②原始親本的基因型是___________________________________________________。 ③為保證每年都能得到AaBb的種子，則每年必須留下的純合子的基因型為________________________________________________________________________。 ④寫出你的育種方案(用遺傳圖解表示，并要求給出適當(dāng)?shù)奈淖终f明)。 答案　(1)①6　AABB、AABb　3/16　②不需要　表現(xiàn)為高產(chǎn)性狀的個(gè)體都為AA，可以穩(wěn)定遺傳　(2)①染色體變異?、贏abb、aaBb?、踑aBB、AAbb?、苋鐖D 解析　(1)純種的高產(chǎn)不抗銹病(AAbb)與低產(chǎn)抗銹病(aaBB)雜交產(chǎn)生F1(AaBb)，F(xiàn)1自交得F2，其中AaAa的后代有3種表現(xiàn)型，BbBb的后代有2種表現(xiàn)型，故F2的表現(xiàn)型有32＝6(種)。在F2中AABB占1/16，AABb占2/16，因此高產(chǎn)抗銹病個(gè)體在F2中占3/16。(2)單倍體育種常用的方法為花藥離體培養(yǎng)和秋水仙素誘導(dǎo)，依據(jù)的原理為染色體變異。由題干中“現(xiàn)有長果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黃粒(B)的兩個(gè)玉米雜合品種”可知，原始親本的基因型是Aabb、aaBb。